神墓之辰羽道路技术正从以高速公路为代表的“第四代”道路，向以耐久、绿色、智能为特征的“第五代”智能道路转型发展。国内外新形势对“十四五”公路交通发展提出了新的更高要求。中国公路运输行业的快速发展以及重荷载、多轴次、交通量大的交通特性，普通沥青道路已经无法满足高等级道路的需求。提升路面服役品质与耐久性以及促进绿色公路发展是当前国内外公路工程研究的重点。沥青路面在实际使用过程中经受着复杂的气候环境和沉重的交通荷载等条件的综合作用，加速了沥青的老化、黏度下降和路面结构变形，导致沥青路面在预计使用年限前发生较多的路面病害，缩短了沥青路面的使用寿命。

　　为了实现沥青路面长寿命，要求路面“基层长久、路基永久、路面耐久”。纤维是一种改善沥青混合料路用性能的重要改性剂，主要起到加筋、吸附、稳定、增黏的作用，通过改变混合料的材料组成提高其路用性能，是提高路面耐久性、延长道路使用寿命的有效途径，因此纤维改性沥青混合料在路面工程中得到日益广泛的应用。纤维可以提高结构沥青的比例，增强集料之间的黏结能力，从而有效控制集料之间的相互滑移，常用于沥青玛蹄脂碎石混合料和开级配表面磨耗层沥青混合料中。相比“湿法”工艺，“干法”工艺制备纤维改性沥青混合料更加简便，且有利于纤维在混合料中分布，大多数关于纤维增强沥青混合料路用性能的实际工程通常使用“干法” 工艺施工。

　　《公路沥青路面设计规范》（JTG D50— 2017）对沥青表面磨耗层材料的要求更侧重于功能性，要求路面具有足够的耐久性和高性能。纤维改性沥青的性能主要受纤维长度、纤维掺量、纤维种类和表面特性等因素的影响。不同纤维材料对改善沥青混合料的高温性能、低温性能和疲劳性能具有较大的优势，但纤维在较高掺量下会造成成本增加且纤维在沥青中易团聚，因此，总结纤维改性沥青的作用机理，纤维在沥青及沥青混合料中的合适掺量，以及不同纤维改性沥青的优势与缺陷，对理解和开发新型沥青纤维材料，以及提高纤维改性沥青混合料的路用性能及经济效益具有重要作用。

　　纤维材料改性沥青混合料的增强作用主要包括阻断、增韧、加筋和吸附的作用。为了研究纤维在沥青混合料中如何发挥增强和增韧效果，现阶段主要采用结构层次理论、复合材料理论、界面理论及断裂力学理论分析纤维改善沥青混合料性能的机理。

　　沥青路面在低温条件下的温度应力及受到外荷载作用时，容易出现开裂的现象，裂缝尖端会产生应力集中，使裂缝不断扩展直至断裂。当沥青混合料中添加了纤维材料时，沥青混合料的开裂现象减少，在纤维的“加筋”作用下，裂缝不会扩展致使沥青混合料断裂。纤维阻裂机理可根据线弹性断裂力学原理的应力强度因子叠加法进行分析。对于单根纤维而言，当纤维至裂缝尖端的距离为0时，纤维阻裂作用产生的应力强度因子趋于无穷大，纤维阻止沥青混合料裂缝扩展的效果十分明显。

　　根据断裂力学理论可知，沥青混合料存在许多闭合孔隙及小裂缝，在受到温度应力及外部荷载作用时，沥青混合料的内部结构受到损伤，小裂缝扩展至大裂缝且孔隙扩大发展成连通孔隙，导致沥青混合料的整体结构性能下降。当纤维材料加入沥青混合料中，在混合料中形成网络结构，当混合料出现裂纹时，纤维材料在混合料内部起到加筋及阻断作用，可以减缓混合料内部的裂纹进一步扩展（图2）。

　　两相间结合的界面特征将直接影响复合材料的力学特性，分析沥青与纤维材料的界面作用机理具有重要意义。从微观角度分析，沥青在纤维表面呈现出单分子状排列的特点，会形成一层紧密相连的 “结构沥青”界面层。常用的路用纤维具有较大的比表面积，在沥青混合料中，纤维表面形成的“结构沥青”含量增加，降低了“自由沥青”的含量，增加了沥青胶体的黏度，纤维沥青胶结体附着在集料表面可以增大集料之间的黏聚力，如图3所示。

　　根据界面理论分析可知，纤维随机分散在沥青混合料中形成三维网状结构，纤维表面会完全被沥青包裹，并吸收部分沥青中的轻组分，在物理吸附和交互作用下，沥青与纤维两相之间会形成界面力，增强纤维改性沥青的黏附性，限制了高温条件下沥青的自由流动，有效增强了基体的整体稳定性。

　　纤维的强度和模量相比沥青的强度和模量高，纤维加入沥青中可以有效提高沥青混合料的强度，对沥青混合料起到“加筋”的作用。通常采用复合材料理论评价纤维沥青混合料的劲度模量（Ec）和抗拉强度（σc），纤维呈无规则三维乱向分布状态分散于沥青混合料中，张攀综合纤维长度、取向、界面黏结等因素对复合材料理论进行了修正。

　　根据复合材料理论分析可知，纤维随机分散在沥青混合料中形成三维网状结构，在受到外力作用时能通过界面作用层将力分散到纤维网状结构中，有效避免应力集中造成的破坏，进一步提高沥青混合料的强度。

　　韧性是在受到外荷载作用时材料的抗变形能力。纤维可以有效提高沥青混合料的强度和抗变形能力。材料的韧性可用应力‒应变关系定量描述，通过应力‒应变曲线所包围的面积表示。为了分析纤维增强沥青混合料的拉应力随应变的变化情况，Sobhan等采用韧性指数定量分析掺入纤维后复合材料的延性和整体韧性的增强机理。

　　纤维的增韧作用机理与加筋作用机理类似，纤维随机分布在沥青混合料中形成三维网状结构，能有效传递和消散集中应力，当沥青混合料出现裂纹时，网状结构能将受损部分连为一体，阻止裂纹的扩展。同时，纤维间相互作用一定程度上限制了沥青高分子的运动，提高了混合料在高温条件下的自愈合能力。

　　不同种类的纤维有明显的优劣性，纤维自身特点、形态、长度、掺量和分散性对沥青及沥青混合料的性能有直接的影响，为了解各种纤维材料对沥青及沥青混合料性能的影响，表1对常用的道路沥青纤维的成本，纤维在沥青及沥青混合料中的掺量及其优缺点进行调查分析。

　　纤维的形态和纤维对沥青的吸附差异导致在沥青中产生不同效果。Xing等研究了纤维形态对沥青性能的影响，对比研究絮状纤维和束状纤维改性沥青的性能和机理发现，絮状纤维可以吸附和稳定沥青，而束状纤维可以增强韧性，且纤维对沥青的吸附率越高，沥青胶浆的高温性能越好；Kou等研究发现，束状纤维能随着掺量的增加逐渐在沥青中形成网状结构，使得沥青黏度和高温稳定性增强，而絮状纤维对沥青的弹性恢复能力和疲劳寿命具有较好的改善效果。

　　在纤维材料对沥青混合料进行改性时，应根据具体纤维材料研究其在沥青及沥青混合料中的最佳长度和最佳掺量，实现经济效益最大化。表2总结了常用纤维材料改善沥青混合料性能的最佳长度与最佳掺量。纤维的长度和掺量对其分散性具有较大的影响，纤维在沥青混合料中的分散性直接决定了纤维改性沥青混合料的性能。Kou等为了评价短切玄武岩纤维、木质纤维、聚酯纤维和絮状玄武岩纤维的分散性，将4%的纤维改性沥青溶于三氯乙烯中，筛分干燥得到纤维，将筛分干燥后的纤维与纤维改性沥青的质量比作为分散性指标。结果显示：4种纤维的分散性指标均小于4%，最大偏差均在0.06%~0.13%的可接受范围内；Noorvand等采用类似的回收方式对不同长度纤维分散性进行评价，结果表明：随着纤维长度的增加，单根纤维的百分比逐渐降低，10 mm、19 mm和38 mm纤维的百分比分别为59%、50%和33%。该方法能定量分析纤维在沥青中的分散性，但取样的随机性误差较大，不能真实地反映纤维在沥青中的分布状态。因此，需要探索更加科学有效的纤维分散性的评价方法，对纤维的分散性进行科学有效的评价分析。

　　聚酯纤维是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，具有较高的强度与弹性恢复能力，是当前合成纤维的第一大品种。高度致密的结晶结构使其具有较好的疏水性。由于聚酯纤维吸附自由沥青，使沥青的黏稠度和黏聚力增大，同时加筋和桥接作用，降低了沥青的流动性能，有效改善沥青的高温稳定性；纤维对沥青的吸附作用，导致沥青混凝土中最佳沥青用量增加，使纤维沥青混合料在低温下仍然保持柔韧性和较高的抗拉强度，有效地抵抗收缩应力，减少温缩裂缝的产生，增强沥青混合料的低温抗裂性能。纤维的加筋作用，使沥青混合料的劲度模量增加，改善沥青混凝土的抗疲劳性能，在中国公路建设中得到了广泛的应用。

　　聚酯纤维具有较好的稳定吸附和加筋阻裂的效果，在低掺量下能有效提高沥青混合料的力学性能。Alnadish等采用电弧炉钢渣代替花岗岩集料，当聚酯纤维掺量为0.15% 时，抗疲劳开裂性能提高了18.97%，可减少8.7%的沥青层厚度；王宏为了改善硬质沥青混合料的抗裂性能，采用添加聚酯纤维的方式改善其柔性和韧性。相比未加纤维的硬质沥青混合料，加入0.3%的聚酯纤维使得硬质沥青混合料的最大弯拉应变由2.267×10-3提高至3.431×10-3，疲劳寿命提高1倍以上。聚酯纤维在0.3%~0.4%掺量时有效提高了硬质沥青混合料的低温抗裂性和抗疲劳耐久性。

　　聚酯纤维可以有效改善沥青混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能。Qian等探究了不同长度的聚酯纤维对沥青结合料的拉伸性能的影响，当聚酯纤维长度为6 mm时，沥青的最大拉应力和破坏拉应变达到峰值，其值分别为4.35 MPa和3%，聚酯纤维改性沥青随着温度降低仍能保持抗拉伸性能，对于沥青的低温抗裂性能具有增强作用；Zhang等采用四点弯曲试验对比了木质纤维、玄武岩纤维、聚酯纤维和聚丙烯腈纤维对开级配表面磨耗层（OGFC）沥青混合料疲劳性能的影响，4种纤维改性沥青混合料的疲劳寿命分别为 71 423 次、79 729 次、81 569 次和 49 837 次，可见聚酯纤维可以有效提升OGFC沥青混合料的抗疲劳性能。

　　温度和压实度是聚酯纤维沥青混合料路用效果的重要影响因素。在应用聚酯纤维改善沥青混合料的路用性能时，应明确沥青混合料的温度控制要点，规范混合料的压实流程。

　　其一，沥青混合料拌和时温度过高会导致沥青流动性升高，使其内部黏度下降，容易产生较大的空隙率。温度过低则会导致沥青混合料的凝结速度过快，黏度增加，从而损伤沥青混合料的稳定性能。因此，相关人员应根据聚酯纤维的技术指标、材料机理，控制沥青混合料拌和时的温度。正式掺入聚酯纤维时，还应利用风送设备使其保持蓬松疏散的状态，然后直接用鼓风机将其转移到沥青混合料的搅拌锅内，与粗集料干拌 35s 左右后，分别加入沥青 、矿粉，搅拌时间约为 90s。

　　其二，压实聚酯纤维沥青混合料。首先，施工人员需要用双钢轮压路机前、后初压1遍，然后用双钢轮压路机复压 5 遍±1 遍，终压 2 遍。在此过程中，施工人员应重点控制聚酯纤维掺入后的压实遍数，降低沥青混合料的空隙率，保证沥青混合料的压实效果 。避免在聚酯纤维掺入沥青混合料后，碾压不到位，导致聚酯纤维因沥青裹覆而混乱分布，形成纤维骨架后出现内部空隙。

　　1、由于纤维的加入，须延长干拌、湿拌时间以使纤维均匀裹覆矿料，拌和设备的生产能力将下降20％-30％，尤其对于我国北方的一些省份，冬季气温很低，而通车时间往往定在冬季。这样客观上就确定了沥青面层完工，即必须在气温转冷前完成沥青表面层施工。拌和设备生产能力的下降导致施工周期延长。例如，有的施工单位铺筑普通沥青混凝土日产量2.4～2.7km（单幅单层），而铺筑加纤维沥青混凝土仅为1.5～1.8km（单幅单层），造成施工延期，天气变冷对于保证压实度和平整度十分不利，所以进行施工计划时必须考虑拌和设备拌和能力或加快基层、基层施工，为沥青面层施工留出充分、合理的施工时间。这些因素在进行施工计划时须考虑在内。

　　2、对于传统的连续式拌和设备，须增加专门的纤维添加设备，并且由于纤维占混合料的比重很小，设备的精度将是影响拌和质量的一个重要方面，纤维掺加的不均匀还会导致混合料的用油量偏大或偏小，影响工程质量，所以，宜采用传统的间歇式拌和设备，采取人工方式投放纤维，这样经济性好、操作简便，应对投料工人进行严格要求，避免多投、漏投。

　　1、确定每盘热料仓的配合比，计算出每盘混合料的质量，根据目标配合比确定的纤维用量计算每盘混合料中投放的纤维质量，然后按此质量对进场的纤维进行分装，包装袋采用市场上常见的聚乙烯塑料袋即可。分装过程中，保证称量的准确性。纤维的掺加如示意图：

　　2、沥青混合料应按设计沥青用量进行试拌，试拌后取样进行马歇尔试验，并将其试验值与室内配合比试验结果进行比较，验证设计沥青用量的合理性，必要时可作适当调整：

　　3、确定适宜的拌和时间。对于普通的沥青混合料，间歇式拌和设备每盘拌和时间为30～60秒，推荐的拌和时间为干拌25～30秒，湿拌30秒，以混合料拌和均匀，纤维和沥青混合料裹覆良好为准；

　　4、确定适宜的拌和与出厂温度。沥青（均指石油沥青，下同）的加热温度宜为130℃～160℃，加热不宜超过6小时，且当天加热宜当天用完，不宜多次加热，以免老化砂石加热温度为140℃～170℃，矿分不加热。沥青混合料的出厂温度宜为130℃～160℃，当使用改性沥青时，应比上述温度的高限再提高10℃～15℃，纤维的掺加不必进行温度调整。

　　压实程序分为初压、复压和终压三道工序。初压的目的是整平和稳定混合料，同时为复压创造有利条件，是压料的基础，因此要注意压实的平整性；复压的目的是使混合料密实、稳定、成型，混合料的密实程度取决于这一道工序，因此必须与初压紧密衔接，且一般采用重型压路机；终压的目的是消除轮迹，最后形成平整的压实面，因此这道工序不宜采用重型压路机再高温下完成，否则会影响平整度。

　　初压时用6～18吨双轮压路机或6～10吨振动压路机（关闭震动装置）压两遍，初压后检查平整度、路拱，必须时予以修整。如在碾压时出现推移，可待温度稍低后再压；如船舷裂纹，应检查原因及时采取措施纠正。

　　复压时用10～12吨三轮压路机、10吨振动压路机或相应的轮胎压路进行，宜碾压4～6遍至稳定和无明显轮迹。

　　加纤维后的沥青混合料粘稠度增大，应在上述普通沥青混合料碾压遍数基础上增加1～2遍，或者提高摊铺和碾压温度，压路机跟摊铺机，避免温度下降过多，才能达到预期的压实效果。

　　加纤维沥青混凝土路面成型过程中一般不会形成油斑，颜色外观与普通沥青混凝土路面基本相同。